(57)【要約】【課題】  端子電極にリード線等の外部端子を確実に半田付けすることができると共に、半田が端子電極上からはみ出すことを防止できる電子部品を提供すること。【解決手段】  積層型圧電素子（電子部品）は、圧電体層（基体）７と、基体７の表面７ａに設けられた端子電極１７とを備えている。端子電極１７は、基体７上に形成された第１電極層２１と、第１電極層２１の一部を覆うように第１電極層２１上に凸状に形成された第２電極層２３と、を有し、第２電極層２３の表面は曲面状を有している。第２電極層２３の表面が曲面状であることから、第２電極層２３にリード線２４の外部端子を半田付けするときに、溶融した半田２５が第２電極層２３から第１電極層２１に向かってスムーズに流れるようになる。このため、端子電極１７と外部端子とをより確実に接続するために半田量を増加させた場合でも、半田２５が端子電極１７上からはみ出すことを防止できる。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、前記基体の表面に設けられた端子電極とを備える電子部品であって、
前記端子電極は、前記基体上に形成された第１電極層と、前記第１電極層の一部を覆うように前記第１電極層上に凸状に形成された第２電極層と、を有し、
前記第２電極層の表面は曲面状を有していることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記第１電極層は、パラジウムを含む導電性材料からなることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記第２電極層は、ガラスフリットを含む導電性材料からなることを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品。
【請求項４】
前記基体には、導電材が充填されたスルーホールが設けられており、
前記第１電極層は、前記基体上における前記スルーホールの開口を含む領域に形成され、
前記第２電極層は、前記スルーホールの開口を塞ぐように前記第１電極層上に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体と、基体の表面に形成された端子電極とを備える電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来におけるこの種の電子部品として、例えば特許文献１に記載されている積層型圧電素子がある。この積層型圧電素子では、複数の個別電極がパターン形成された圧電体層と、コモン電極がパターン形成された圧電体層と、が交互に積層されている。各圧電体層の個別電極は、他の圧電体層の個別電極と積層方向に整列しており、圧電体層に形成されたスルーホール内の導電材を介して、他の圧電体層の個別電極と電気的に接続されている。
【０００３】
このような積層型圧電素子の最上層の圧電体層には、駆動電源に接続するためのリード線が半田付けされる端子電極が形成されている。そして、このリード線と端子電極とを介して、所定の個別電極とコモン電極との間に電圧を印加することで、当該所定の個別電極に対応する活性部（圧電効果により歪みが生じる部分）を選択的に変位させることができる。
【特許文献１】特開２００２−２５４６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したような積層型圧電素子等の電子部品においては、端子電極とリード線等の外部端子とを確実に接続させることが望ましい。そのためには、端子電極に外部端子を半田付けするための半田量を増加させればよい。しかしながら、半田量を増加させると、溶融した不要の残存半田が端子電極上からはみ出しやすくなる。その結果、例えば隣り合う端子電極同士が、はみ出した半田によって互いに接合し、ショートしてしまう虞がある。
【０００５】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、端子電極にリード線等の外部端子を確実に半田付けすることができると共に、半田が端子電極上からはみ出すことを防止できる電子部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る電子部品は、基体と、基体の表面に設けられた端子電極とを備える電子部品であって、端子電極は、基体上に形成された第１電極層と、第１電極層の一部を覆うように第１電極層上に凸状に形成された第２電極層と、を有し、第２電極層の表面は曲面状を有していることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、第１電極層上に積層された凸状の第２電極層の表面が曲面状を有している。このため、端子電極とリード線等の外部端子とを電気的に接続すべく、端子電極の第２電極層に外部端子を半田付けするときに、外部端子が第２電極層と点接触することになるので、半田の熱の集中によって半田が第２電極層に対して溶けやすくなる。従って、端子電極に外部端子を確実に半田付けすることができる。また、第２電極層の表面が曲面状であることから、溶融した残存半田が第２電極層から第１電極層に向かってスムーズに流れるようになる。このため、端子電極と外部端子とをより確実に接続するために半田量を増加させた場合でも、残存半田が端子電極上からはみ出すことを防止できる。さらに、曲面状を有する凸状の第２電極層は、例えば焼付やスクリーン印刷法等を用いて容易に形成することが可能である。
【０００８】
また、本発明に係る電子部品においては、第１電極層はパラジウムを含む導電性材料からなるようにしてもよい。パラジウムは銀などに比べて、半田に溶け込みにくい材料である。このため、溶融した残存半田が第１電極層に向かって更に流れやすくなると共に、第１電極層を形成する導電性材料が半田に溶け込む、いわゆる半田食われを防止することができる。
【０００９】
また、本発明に係る電子部品においては、第２電極層はガラスフリットを含む導電性材料からなるようにしてもよい。これにより、第１電極層に対する第２電極層の食い付き性が良くなるため、第１電極層を形成する導電性材料が半田に溶け込むこと（半田食われ）を防止できる。
【００１０】
また、本発明に係る電子部品においては、基体には、導電材が充填されたスルーホールが設けられており、第１電極層は、基体上におけるスルーホールの開口を含む領域に形成され、第２電極層は、スルーホールの開口を塞ぐように第１電極層上に形成されているようにしてもよい。このように、第１電極層上に積層される第２電極層がスルーホールの開口を塞ぐことで、溶融した残存半田が第２電極層から第１電極層に向かって流れて、スルーホールに入り込むことは無い。このため、残存半田にスルーホール内の導電材が溶け込むこと（半田食われ）を防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、端子電極にリード線等の外部端子を確実に半田付けすることができると共に、半田が端子電極上からはみ出すことを防止できる。これにより、複数の端子電極を高密度に配置した場合に、半田ブリッジを防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る電子部品の好適な実施形態としての積層型圧電素子について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１に示すように、積層型圧電素子（電子部品）１は、個別電極２が形成された圧電体層３と、コモン電極４が形成された圧電体層５とが交互に積層され、更に、端子電極１７，１８が形成された圧電体層７が最上層に積層されることで構成されている。
【００１４】
各圧電体層３，５，７は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミックスを主成分とする材料からなり、例えば「１０ｍｍ×３０ｍｍ，厚さ３０μｍ」の長方形薄板状に形成されている。また、個別電極２及びコモン電極４は、Ａｇ（銀）及びＰｄ（パラジウム）を主成分とする導電性材料からなり、スクリーン印刷によりパターン形成されたものである。なお、個別電極２及びコモン電極４は、ＡｇとＰｄの合金に限らず、Ａｕ（金）とＰｄの合金、ＡｕとＰｄとＰｔ（プラチナ）の合金などで形成しても良く、あるいはＰｄを含まない金属（例えばＡｇのみ）で形成しても良い。このことは、端子電極１７，１８を除き、以下に述べる各電極についても同様である。
【００１５】
最上層の圧電体層７から数えて２層目、４層目、６層目、８層目の圧電体層３ａの上面には、図２に示すように、複数の長方形状の個別電極２がマトリックス状に配置されている。各個別電極２は、その長手方向が圧電体層３ａの長手方向と直交するように配置されている。そして、隣り合う個別電極２，２は、所定の間隔をもって配置されている。これにより、隣り合う個別電極２，２同士の電気的な独立が達成され、且つ、互いの振動による影響が防止されている。
【００１６】
ここで、圧電体層３ａの長手方向を行方向、当該長手方向と直交する方向を列方向とすると、個別電極２は、例えば４行７５列というように配置される（明瞭化のため図面では４行２０列とする）。このように、複数の個別電極２をマトリックス状に配置することで、圧電体層３ａに対してスペース効率の良い配置が可能となるため、圧電体層３ａにおいて振動（変位）に寄与する活性部の面積を維持しつつ、積層型圧電素子１の小型化或いは個別電極２の高集積化を図ることができる。
【００１７】
１行目及び２行目の個別電極２は、１行目と２行目との間で対向する端部を接続端部２ａとし、その接続端部２ａの直下において圧電体層３ａに形成されているスルーホール１３内の導電材に接続されている。同様に、３行目及び４行目の個別電極２は、３行目と４行目との間で対向する端部を接続端部２ａとし、その接続端部２ａの直下において圧電体層３ａに形成されたスルーホール１３内の導電材に接続されている。導電財は、例えば個別電極２及びコモン電極４と同じ材料で形成されている。
【００１８】
更に、圧電体層３ａの上面の縁部には、上下に位置する圧電体層５のコモン電極４同士を電気的に接続するための中継電極６が形成されている。この中継電極６は、その直下において圧電体層３ａに形成されたスルーホール８内の導電材に接続されている。
【００１９】
なお、最下層の圧電体層３ｂの上面にも、上述した２層目、４層目、６層目、８層目の圧電体層３ａと同様に個別電極２がマトリックス状に配置されている。ただし、図３に示すように、最下層の圧電体層３ｂは、中継電極６及びスルーホール８，１３が形成されていない点で圧電体層３ａと異なっている。
【００２０】
また、最上層の圧電体層７から数えて３層目、５層目、７層目の圧電体層５ａの上面には、図４に示すように、積層型圧電素子１の積層方向（換言すれば、積層型圧電素子１の厚さ方向、すなわち、圧電体層３，５の厚さ方向）において圧電体層３ａの各接続端部２ａに対向するように中継電極１６が形成されている。各中継電極１６は、その直下において圧電体層５ａに形成されたスルーホール１３内の導電材に接続されている。
【００２１】
更に、圧電体層５ａの上面にはコモン電極４が形成されている。このコモン電極４は、１行目及び２行目の中継電極１６の集合と、３行目及び４行目の中継電極１６の集合とのそれぞれを所定の間隔をとって包囲すると共に、積層方向から見て、各個別電極２の接続端部２ａを除く部分と重なっている。これにより、圧電体層３，５において各個別電極２の接続端部２ａを除く部分に対向する部分の全体を、振動に寄与する活性部として有効に用いることができる。また、コモン電極４は、圧電体層５ａの外縁から所定の間隔をとって形成され、積層方向において圧電体層３ａの中継電極６に対向するように圧電体層５に形成されたスルーホール８内の導電材に接続されている。
【００２２】
なお、９層目の圧電体層５ｂの上面にも、上述した３層目、５層目、７層目の圧電体層５ａと同様に中継電極１６及びコモン電極４が形成されている。ただし、図５に示すように、９層目の圧電体層５ｂは、スルーホール８が形成されていない点で圧電体層５ａと異なっている。
【００２３】
また、最上層の圧電体層７の上面には、図６に示すように、積層方向において圧電体層３ａの各個別電極２の接続端部２ａに対向するように端子電極１７が形成され、積層方向において圧電体層３ａの中継電極６に対向するように端子電極１８が形成されている。各端子電極１７は、その直下において圧電体層７に形成されたスルーホール１３内の導電材に接続され、端子電極１８は、その直下において圧電体層７に形成されたスルーホール８内の導電材に接続されている。これらの端子電極１７，１８には、駆動電源に接続すべく、ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路基板）等のリード線が半田付けされる。
【００２４】
以上のように電極パターンが形成された圧電体層３，５，７の積層によって、最上層の各端子電極１７に対しては、積層方向において各層（５層）の個別電極２が中継電極１６を介在させて整列し、整列した各電極２，１６，１７は、図７に示すように、スルーホール１３内の導電材１４により電気的に接続されることになる。一方、最上層の端子電極１８に対しては、積層方向において各層（４層）のコモン電極４が中継電極６を介在させて整列し、整列した各電極４，６，１８は、スルーホール８内の導電材１４により電気的に接続されることになる。
【００２５】
なお、積層方向において隣り合うスルーホール１３，１３を、互いの中心軸がずれるように各圧電体層３，５，７に形成することで、スルーホール１３内の導電材１４による電気的な接続をより確実化することができる。このことは、積層方向において隣り合うスルーホール８，８についても同様である。
【００２６】
このような積層型圧電素子１における電気的接続により、所定の端子電極１７と端子電極１８との間に電圧を印加すると、当該所定の端子電極１７下に整列する個別電極２とコモン電極４との間に電圧が印加されることになる。これにより、圧電体層３，５においては、図７に示すように、個別電極２とコモン電極４とで挟まれる部分に電界Ｅが生じ、当該部分が活性部Ａとして変位することになる。従って、電圧を印加する端子電極１７を選択することで、マトリックス状に配置された各個別電極２に対応する活性部Ａのうち、選択した端子電極１７下に整列する活性部Ａを積層方向に変位させることができる。このような積層型圧電素子１は、マイクロポンプの弁制御等、微小変位を必要とする種々の装置の駆動源に適用される。
【００２７】
次に、上述した端子電極１７について、図８及び図９を参照してより詳細に説明する。図８は、積層型圧電素子１の部分平面図であり、図９は、図８に示すIX−IX線に沿った断面図である。
【００２８】
図８及び図９に示すように、端子電極１７は、圧電体層（基体）７の表面７ａに形成された長方形状の第１電極層２１と、この第１電極層２１の一部を覆うように第１電極層２１の表面２１ａに凸状に形成された第２電極層２３とを有している。第２電極層２３はドーム状をなしている。つまり、第２電極層２３の表面２３ａは曲面状を有している。第２電極層２３は第１電極層２１上に積層されているため、圧電体層７の表面７ａからみた第２電極層２３の頂上の高さ位置は第１電極層２１の表面２１ａより高いことになる。
【００２９】
第１電極層２１は、圧電体層７に形成されたテーパ状のスルーホール１３の開口を含む領域に形成されており、スルーホール１３内の導電材１４に電気的に接続されている。また、第２電極層２３は、スルーホール１３の開口を塞ぐように第１電極層２１上に形成されている。
【００３０】
以上のように、第１電極層２１上に積層された第２電極層２３がドーム状となっているため、端子電極１７とリード線２４とを電気的に接続すべく、端子電極１７の第２電極層２３にリード線２４の外部端子を半田付けするときに、外部端子が第２電極層２３と点接触することになる。このため、第２電極層２３の頂上に熱が集中して半田が溶けやすくなるので、端子電極１７にリード線２４を確実に半田付けすることができる。
【００３１】
また、この時に、溶融した残存（余った）半田２５は、第２電極層２３の曲面状の表面２３ａを通って第１電極層２１に向かってスムーズに流れるようになる。このとき、半田２５の流れを良好にするためには、第１電極層２１の表面２１ａの高さ位置と第２電極層２３の頂上の高さ位置との差が５μｍ以上あるのが好ましい。このため、端子電極１７と外部端子とをより確実に接続するために半田量を増加させた場合でも、半田２５が端子電極１７上からはみ出すことを防止できる。半田２５が端子電極１７上から流れにくくするには、第１電極層２１の厚みは２μｍ以下であるのが好適である。これにより、複数の端子電極１７を高密度に配置した場合に、隣り合う端子電極１７同士が半田でつながる、いわゆる半田ブリッジを防止することが可能となる。
【００３２】
また、第１電極層２１上に積層される第２電極層２３がスルーホール１３の開口を塞ぐように構成したので、第２電極層２３から第１電極層２１に向かって流れる半田２５がスルーホール１３に入り込むことは無い。このため、半田２５にスルーホール１３内の導電材１４が溶け込む、いわゆる半田食われを防止することができる。これにより、スルーホール１３内における電気的接続の切断を防ぐことが可能となる。
【００３３】
第１電極層２１を構成する導電性材料としては、例えばＰｄを含んだ金属（Ａｇなど）であるのが好ましい。Ｐｄの含有量としては、金属成分中の３％以上であるのが好ましく、５％以上であるのがより好ましい。ＰｄはＡｇに比べて、半田に食いつきにくい材料である。このため、例えばＡｇのみで第１電極層２１を構成した場合に比べて、溶融した半田２５が第１電極層２１に向かって更に流れやすくなる。また、第１電極層２１を形成する導電性材料が半田２５に溶け込むといった半田食われを起こすことが防止されるため、リード線２４の剥離の発生を防止することができる。
【００３４】
また、第２電極層２３を構成する導電性材料としては、ガラスフリットを含んだ金属（Ａｇなど）であるのが好ましい。第２電極層２３の材料として、Ａｇを含むようにすると、リード線２４を半田付けするに際し半田２５が乗せ易くなる。また、第２電極層２３の材料としては、Ａｇの他にＡｕまたはＣｕ（銅）等もしくはそれらの合金であってもよい。これらにガラスフリットを含ませることにより、第１電極層２１に対する第２電極層２３の食い付き性が良くなる。このため、第２電極層２３の表面２３ａにリード線２４を半田付けする際に、第１電極層２１を形成する導電性材料の半田食われをより確実に防止することができる。
【００３５】
ところで、端子電極１８にも、上述した端子電極１７と同様の構成が採用されるため、端子電極１８においても端子電極１７と同様の作用効果が奏される。
【００３６】
また、図８に示すように、圧電体層７における各端子電極１７の直下に配列されたスルーホール１３は、行方向において千鳥状に配列されている。また、上述したように、第２電極層２３は、スルーホール１３の開口を塞ぐように第１電極層２１上に積層される。このため、１行目〜４行目の各行では、行方向において隣り合う端子電極１７，１７のうち、一方の端子電極１７は、その長手方向における一端側に第２電極層２３を有し、他方の端子電極１７は、その長手方向における他端側に第２電極層２３を有することになる。つまり、第２電極層２３は、行方向に対して千鳥状に配列されることになる。
【００３７】
従って、隣り合う端子電極１７，１７のうち、一方の端子電極１７に対しては、その長手方向における一端側にリード線２４を半田付けし、他方の端子電極１７に対しては、その長手方向における他端側にリード線２４を半田付けすることができる。このため、各端子電極１７に接続すべきリード線２４が行方向において隣り合うことが回避される。よって、各端子電極１７に対するリード線２４の接続を容易化することができると共に、隣り合う端子電極１７同士の半田ブリッジを確実に防止することができる。
【００３８】
なお、端子電極１７においては、列方向における第１電極層２１の長さを、同方向における第２電極層２３の長さ以上とすることが好ましい。これにより、半田付けの際に溶融した半田２５が第１電極層２１上において流れる領域を広く確保することができ、半田２５が端子電極１７上からはみ出すのをより確実に防止することが可能になる。
【００３９】
次に、上述した積層型圧電素子１の作製手順について説明する。まず、チタン酸ジルコン酸鉛等を主成分とする圧電セラミックス材料に有機バインダ・有機溶剤等を混合して基体ペーストを作製し、この基体ペーストを用いて各圧電体層３，５，７となるグリーンシートを成形する。また、所定比率のＡｇとＰｄとからなる金属材料に有機バインダ・有機溶剤等を混合して導電ペーストを作製する。
【００４０】
続いて、各圧電体層３，５，７となるグリーンシートの所定の位置にレーザ光を照射してスルーホール８，１３を形成する。そして、スルーホール８，１３内に対して、導電ペーストを用いてスクリーン印刷を行い、導電材１４を充填する。その後、各圧電体層３，５となるグリーンシートに対しては、導電ペーストを用いてスクリーン印刷を行い、各電極２，４，６，１６を形成する。また、最上層の圧電体層７となるグリーンシートに対しては、上記と同様の導電ペーストを用いてスクリーン印刷を行い、下地電極として第１電極層２１を形成する。
【００４１】
続いて、電極パターンが形成されたグリーンシートを上述の順序で積層し、積層方向にプレスを行って積層体グリーンを作製する。この積層体グリーンを脱脂・焼成した後、圧電体層７となる焼結シートに対してＡｇ及びガラスフリットを含む導電性材料からなる焼付電極を施し、第２電極層２３を形成する。なお、第２電極層２３の形成方法としては、焼付処理の他にスパッタリングや無電界メッキ法等を採用してもよい。その後、分極処理を行って積層型圧電素子１を完成させる。
【００４２】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、第１電極層２１と第２電極層２３とを異なる導電性材料で形成したが、これらを同じ導電性材料で形成してもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、活性部を形成する個別電極２と異なる層に端子電極１７を設けたが、本発明は、活性部を形成する個別電極と同じ層に端子電極が設けられた積層型圧電素子にも適用できる。
【００４４】
更に、本発明は、上記実施形態のような積層型圧電素子に限らず、基体の表面に形成された端子電極を備える種々の電子部品に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る電子部品の一実施形態としての積層型圧電素子の分解斜視図である。
【図２】図１に示す積層型圧電素子の２層目、４層目、６層目、８層目の圧電体層の平面図である。
【図３】図１に示す積層型圧電素子の最下層の圧電体層の平面図である。
【図４】図１に示す積層型圧電素子の３層目、５層目、７層目の圧電体層の平面図である。
【図５】図１に示す積層型圧電素子の９層目の圧電体層の平面図である。
【図６】図１に示す積層型圧電素子の最上層の圧電体層の平面図である。
【図７】図１に示す積層型圧電素子の垂直方向部分断面図である。
【図８】図１に示す積層型圧電素子の部分平面図である。
【図９】図８に示すIX−IX線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…積層型圧電素子（電子部品）、７…圧電体層（基体）、１３…スルーホール、１４…導電材、１７…端子電極、２１…第１電極層、２３…第２電極層、２３ａ…表面、２４…リード線（外部端子）、２５…半田。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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